面向生态园林作业的单向电机驱动修枝装备设计与性能

摘要

随着生态园林养护需求的增加，修枝作业装备在效率、稳定性与环保性上面临新的挑战。为此，设计一种基于单向电机驱动的高效修枝装备。该设计通过优化传动系统并采用定制丝杠螺母结构，实现电机单向旋转即可完成剪切与复位动作，避免传统修枝机械对电机反转的依赖。采用有限元分析对剪切部件和传动系统进行静力学与动力学验证，确保其强度和刚度满足长期作业需求。结果表明，电机-丝杠在最不利静力工况下的需求推力上限约为650 N（设计基准）；在所设定的动力学仿真工况下峰值推力约为380 N，满足剪切与复位需求并具备裕量；通过一系列剪切试验，评估该装备在不同树枝直径下的工作性能。该装备在效率和能耗方面均优于传统手工工具和常见电动修枝机，具有良好的连续作业能力和节能特性，能够适用于生态园林养护场景，满足生态园林作业的高效需求。

关键词

生态园林 / 单向电机驱动 / 修枝装备 / 有限元分析 / 运动学解算